Stockage Thermique en Milieu Souterrain en Hauts-de-France - Potentiels, Facteurs de Succès, Challenges Technico-économiques et Prise de Décision Quantifiée // Underground Thermal Storage in Hauts-de-France - Potentials, Success Factors, Technico-Economic

Ce projet de thèse s'inscrit dans le contexte de la transition énergétique et vise à étudier le potentiel du stockage thermique souterrain dans la région Hauts-de-France, un enjeu clé pour répondre aux besoins croissants en énergie de chauffage et de refroidissement en respectant la programmation pluri-annuelle de l'énergie (PPE) actuellement en consultation, et sa déclinaison régionale à venir. En combinant une modélisation thermique et géologique avancée avec une approche technico-économique, le projet permettra d'évaluer le potentiel des différentes technologies de stockage souterrain de chaleur en région Hauts-de-France et leur impact associé sur les taux d'Energies Renouvelables (EnR) en lien avec la PPE régionale. L'efficacité et les taux de succès seront évalués pour les différentes technologies (principalement stockage en aquifère et également en champ de sondes géothermiques). Pour les stockages en aquifère, les travaux se concentreront sur les nappes de la Craie, des nappes tertiaires et des calcaires du Carbonifère, en intégrant les incertitudes géologiques et économiques pour une meilleure prise de décision. Le programme de travail se déroule en plusieurs étapes : la première consiste en une caractérisation géophysique et une évaluation des besoins énergétiques régionaux actuels et de la part de taux d'Energies Renouvelables et de Récupération (EnR&R) attendue pour les usages chaleur. La deuxième étape porte sur le développement de modèles thermo-hydro-mécaniques (THM) haute résolution adaptés aux caractéristiques des nappes étudiées. Ensuite, une analyse technico-économique est menée pour simuler différents scénarios de déploiement intégrant les énergies renouvelables et récupération pour la production de chaleur (chaleur fatale, solaire thermique, géothermie) et évaluer les incertitudes économiques. La création d'outils d'aide à la décision permettra aux acteurs publics et privés d'optimiser leurs choix d'investissement. Enfin, le projet inclut une validation expérimentale sur un site pilote, le Campus Cité Scientifique, afin de tester les modèles en conditions réelles et de renforcer la crédibilité des recommandations pour un déploiement régional. Ce projet interdisciplinaire et intersectoriel, enrichi par la collaboration avec le BRGM national et Nord, et des partenaires comme le LGCgE et Polytech Lille, contribue à la transition énergétique tout en offrant des perspectives concrètes pour une application durable et optimisée.
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This thesis project is set within the context of the energy transition and aims to study the potential of underground thermal storage in the Hauts-de-France region, a key issue in meeting the growing demand for heating and cooling energy while adhering to the current Multi-Year Energy Program (PPE) under consultation and its upcoming regional implementation. By combining advanced thermal and geological modeling with a technico-economic approach, the project will evaluate the potential of various underground heat storage technologies in the Hauts-de-France region and their associated impact on Renewable Energy (RE) rates linked to the regional PPE. The efficiency and success rates will be assessed for different technologies (mainly aquifer storage and geothermal probe fields). For aquifer storage, the work will focus on the Chalk aquifers, Tertiary aquifers, and Carboniferous limestones, integrating geological and economic uncertainties for better decision-making. The work program is divided into several stages: the first involves geophysical characterization and evaluation of current regional energy needs and the expected share of Renewable and Recovered Energies (RE&R) for heating purposes. The second stage focuses on developing high-resolution thermo-hydro-mechanical (THM) models tailored to the characteristics of the studied aquifers. Subsequently, a technico-economic analysis will simulate various deployment scenarios integrating renewable and recovered energies for heat production (waste heat, solar thermal, geothermal) and evaluate economic uncertainties. The creation of decision support tools will enable public and private stakeholders to optimize their investment choices.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://log.cnrs.fr/component/content/article/stockage-thermique-en-milieu-souterrain-en-hauts-de-france-potentiels-facteurs-de-succes-challenges-technico-economiques-et-prise-de-decision-quantifiee?c

Enseignement supérieur

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

• Formation et Intérêt : Ingénieur ou master en géosciences, énergies, physique des milieux continus, ou mécanique, avec un intérêt marqué pour les géosciences et la géothermie. • Compétences en Modélisation : Forte appétence pour la modélisation, notamment thermo-hydro-mécanique (THM), et capacité à intégrer les résultats pour répondre aux besoins sociétaux. • Expérience et Motivation : Une expérience préalable en modélisation THM ou en analyse technico-économique serait un atout, avec une motivation pour contribuer à la transition énergétique
• Education and Interest: Engineer or master's degree in geosciences, energy, physics of continuous media, or mechanics, with a strong interest in geosciences and geothermal themes. • Modeling Skills: Strong aptitude for modeling, particularly thermo-hydro-mechanical (THM) modeling, and the ability to integrate results to address societal needs. • Experience and Motivation: Previous experience in THM modeling or techno-economic analysis would be an asset, along with a motivation to contribute to the energy transition.